Материал: 1008

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

λ = λ2 − λ1.

(16)

Далее вычислим разность долгот

l = λ −sin A0 (α1σ + β1 sin σ cos 2σ1 +σ).

(17)

Вычисляем геодезическую широту конечной точки

tgB2 = 1+e′2 tgU2

и геодезическую долготу L2=L1+ l.

Способ Бесселя по простоте и строгости решения превосходит любые другие и его можно применять при любых расстояниях между точками на эллипсоиде. Погрешности по способу Бесселя зависят от количества верных значащих цифр, удерживаемых при вычислениях, так как ряды в формулах ( 14) и (17) быстро сходятся и могут быть вы-

числены с любой необходимой точностью.

 

 

 

 

 

 

И

При решении прямой геодезической задачи необходимо удержи-

вать не менее девяти верных значащих цифр.

 

 

 

 

 

Д

Решив прямую геодезическую задачу, получим координаты вто-

рого пункта Q2

геодезической линии Q1Q2, то есть В2 и L2 , которые

 

 

 

 

А

 

будут исходными данными для решения обратной геодезической за-

дачи.

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратная геодезическая задача

 

 

И

 

 

 

 

С

 

 

 

 

К решению обратной геодезической задачи прибегали в некоторых методах уравнивания полигонов триангуляции 1-го класса. В прошлом различали:

1.Малые расстояния до 30 – 45 км.

2.Средние расстояния до 600 км.

3.Большие – до 5 000 км.

4.Очень большие – до 19 000 – 20 000 км.

В настоящее время для решения прямой и обратной геодезической задачи на эллипсоиде целесообразнее применять способ Бесселя. Точность получения прямого и обратного азимута и расстояния между пунктами Q1 и Q2 геодезической линии будут зависеть от погрешностей применяемого математического аппарата, исходных данных и

погрешностей вычислений.

~ 16 ~

Рассмотрим решение обратной геодезической задачи. Исходные данные: В1 ; L1 и В2 ; L2 ; требуется получить S1 2 ; А21 и

А1 2 .

Порядок выполнения задания

Решение обратной геодезической задачи на эллипсоиде по способу Бесселя сложнее прямой задачи, так как по исходным данным можно вычислить на шаре только приведённые широты U1 и U2 по

формулам tgU1 = 1−e2 tgB1; tgU2 = 1−e2 tgB2 .

Предварительные вычисления (18 -21)

Разность долгот l выражается в радианах.

Для определения долготы λ на шаре необходимо знать A0, σ1 и δ, которые зависят от s и A1. Следовательно, применим последовательные приближения.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1 =

1−e sin B1 ;

 

 

И

 

 

 

B2

;

 

 

 

 

 

W2 =

1

−e

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin B

 

 

1−e2

 

 

sin B

 

 

1−e2

 

 

 

 

 

sin u1 =

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1

 

 

 

 

 

 

W2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

sin u2

 

=

 

 

 

 

;

 

 

 

 

cosu

=

cos B

 

 

Аcos B

 

; l = L

 

 

 

− L .

 

 

(18)

 

 

1 ;

 

cosu

 

=

W2

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

W1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

;

 

 

a2 = cosu1 cosu2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

a1 = sin u1 sin u2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b1

= cosu1 sin u2 ;

b1 = sin u1 cosu2 .

 

 

 

 

 

(19)

 

 

И

 

 

 

λ= l+ δ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(20)

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В первом приближении принимаем δ = 0 радиан.

 

 

 

 

 

 

 

 

p = cosu2 sin λ ; q = b1 −b2 cos λ ;

A1′ = arccos

 

 

 

 

 

q

 

;

(21)

 

 

 

 

 

 

 

 

p

2 + q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′

если p > 0 или A1

= 2 π−

′

=

360

0

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где A1 = A1

A1

 

− A1

если p < 0.

 

 

 

Вычисляем дугу на шаре

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arccosσ = α1 +α2 cos λ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(22)

 

 

 

 

 

 

 

~ 17 ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

далее A0

и коэффициенты α,

 

β и поправку δ

 

 

 

 

 

 

 

 

−cos2 A

 

sin A = cosu sin A

;

cos2

A =1−sin2 A

; x

= 2

α

 

cos σ

 

0

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

0

 

 

e2

 

e4

 

 

e6

e4

 

e6

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

6

 

4

 

 

 

 

 

 

+

 

+

 

 

 

 

 

 

+

 

cos

A0

+

 

 

 

 

e

cos

A0

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α =

2

4

 

 

−

16

 

 

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′

e4

 

e6

 

 

e 6

 

 

 

2

 

 

δ = (α σ

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

σ) sin A0 . (23)

β

 

+

 

 

 

 

 

 

cos

A0

;

− β

x sin

 

=

16

−

32

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты α, β и поправка δ получаем в радианах. Вычисленное значение δ подставляем в (20) и повторяем все вы-

числения по формулам (21), (22) и (2 3) и т.д. Приближения заканчи-

ваем, когда

 

δ

−δ

 

< 48·10-11.

 

 

 

 

i

i − 1

 

 

Значения λ, A1, σ, x и sinA0, полученные в последнем приближении принимаем за окончательные.

Вычисляем коэффициенты A, B', C' и геодезическую линию на эллипсоиде s.

Для нахождения коэффициентов A, B', C' возьмем следующие

формулы:

 

 

 

А

 

И

 

 

 

 

 

k

2

 

 

′2

cos

2

A0

;

 

 

(24)

 

 

 

= e

 

 

 

 

 

 

A =1+ k

2

 

 

Д4 6

 

 

 

 

 

− 3k

 

+

5k ;

 

 

(25)

B′ = e′2

− e′4

 

 

4

 

 

64

 

 

256

 

 

 

cos2

A0

+

 

 

 

15

 

e′6 cos4 A0 ;

 

 

(26)

512

 

 

 

4

Б16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

′

=

e′4

−

3e′6

 

.

 

 

(27)

И

 

 

 

64

 

128

 

 

 

 

 

Длину геодезическойС

линии на эллипсоиде вычисляем по формулам:

 

y = (cos4 A0 −2x2 ) cos σ ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

s = (A σ +(B′ x +C′ y) sin σ) α 1−

 

,

(28)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где a – большая полуось эллипсоида, f – знаменатель сжатия. Обратный азимут найдем из формул:

p′ = cosu1 sin λ; q′ = b1 cos λ −b2 ;

~ 18 ~

~ 19 ~

 

 

 

q′

 

 

 

 

 

A2′

 

 

 

 

 

 

 

= arccos

 

 

 

 

 

 

 

;

(29)

 

 

 

 

 

 

q′

2

+ p′

2

 

 

 

 

 

 

 

 

где A2 = π+ A2′ =1800 + A2′, если p'>0 или A2 = π− A2′ =1800 − A2′, если p'<0.

Погрешности вычислений прямой и обратной задач не превышают 2 мм в координатах и в длинах линий и 0,001” в азимутах.

2.4. Вычисление прямоугольных координат Гаусса по геодезическим координатам и обратно, с вычислением

Гауссового сближения меридианов

Необходимо вычислить прямоугольные координаты x и y в проекции Гаусса-Крюгера по геодезическим координатам B и L в

Каждый студент пользуется даннымиИсвоего индивидуального задания, т. е. геодезическими координатами пункта. Индивидуальные задания составлены так, что все пункты находятся в полосах перекрытия шестиградусных зон. Шестиградусная зона проекции ГауссаКрюгера представляет собой сфероидический двуугольник, построен-

системе СК–95 и ГСК–2011.

 

 

 

ный от одного полюса до дру-

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

гого и ограниченный меридиа-

 

 

 

нами.

 

 

 

 

А

В каждой зоне изображе-

 

Б

 

 

ние осевого меридиана прини-

 

мается за ось абсцисс, а изо-

И

 

 

бражение экватора за ось орди-

 

нат. В

проекции Гаусса-

С

 

 

Крюгера

осевой

меридиан и

 

 

экватор изображаются прямыми

 

 

 

линиями. В каждой зоне имеет-

 

 

 

ся своё начало координат – это

 

 

 

проекция

точки

пересечения

осевого меридиана с экватором на плоскость в проекции Гаусса.

Точка а (рис. 5) − изображение точки А (эллипсоида) на плоскости. Положение a определяется прямоугольными координатами x и y. Каждый студент вычисляет координаты точек от осевых меридианов двух смежных зон, например от осевого меридиана 75˚ и 81˚.

Исходные данные: Для точки с геодезическими координатами В1 и L1, которые выбирают из табл. 4, по номеру студента в журнале

преподавателя необходимо вычислить х и у от осевого меридиана 75˚ и 81˚ с учётом номера зоны.

Порядок выполнения работы

1. По геодезическим координатам B и L каждой точки вычислить прямоугольные координаты хГ и уГ по формулам

xГ

 

= x

B

+ (0.5 + (a

4

+ (a

6

+ a

l2 ) l2 ) l2 ) l2 N sin B cos B ;

 

 

 

 

 

y = (1+ (a

 

 

 

 

 

8

l2 ) l2 ) l2 ) l N cos B ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+ (a

 

+ a

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y Г = (№зоны) 106 +500000 + y ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(30)

где l = L − L0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xB =

 

 

 

 

 

 

1+

 

n2

 

 

B +sin 2

B(c0′

+cos 2 B (c2′

+c4′ cos 2 B)) ;

 

 

 

 

 

 

 

1+ n

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

(11 n

2

15Дn

 

 

 

 

 

 

 

35

 

3

 

 

 

 

 

 

′

=

 

 

 

 

 

 

 

′

=

 

′

= −

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0

12

 

 

−18); c2

32

 

 

 

(4

−n);

c4

12

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

И

a

 

 

 

 

 

 

 

2 f −1

 

 

 

 

2 f −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

′

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; e =

 

 

2

 

; e

 

=

(f

2 ;

 

2 f

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1−e sin

B)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1)

 

 

 

a4 = ((6 +

a3 = ((2 +e′2 cos2 B) cos2 B −1)/ 6;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9 e′2 + 4 e′4 cos2 B) cos2 B) cos2 B −1)/ 24 ;

a = (1−

(20 −

(24 −58 e′2 +72 e′2 cos2 B) cos2 B) cos2 B)/120;

5

 

 

 

(60

С2

−120 −600

e′

2

cos

2

B) cos

2

B) cos

2

B)/ 720 ;

a6 = (1−

+

(330 e′

 

 

 

 

 

 

 

a7

=

((182

−

(840 −720 cos2 B) cos2 B) cos2 B −1)/ 5040;

a

 

 

=

((546 −

(4200 −5040 cos2 B) cos2 B) cos2 B −1)/ 40320.

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В формулах (30) приняты следующие обозначения: l – разность долгот l = L − L0 , где L0 – долгота осевого меридиана, L1 – долгота

точки. Величины l и B выражены в радианах.

~ 20 ~

Источник: https://studfile.net/preview/16407065/